Основы проектирования листового металла, советы по технологичности

Введение в проектирование листового металла

Оглянитесь вокруг себя, и вы поймете, что существует множество изделий из листового металла. Будь то потребительские товары, такие как банки для напитков, посуда, картотечные шкафы, или промышленные товары, такие как кузова автомобилей, рамы и выхлопные трубы. Листовой металл является ценным активом для промышленности и мелкосерийного производства. Поэтому эта статья посвящена обсуждению основ проектирования листового металла и некоторым полезным советам для проектировщиков листового металла. Многие отрасли принимают концепцию проектирования для технологичности, или более известную как DFM. В отраслях проектирования листового металла DFM помогает избежать технических ошибок в процессе проектирования, чтобы сократить время производственного цикла на основе диаграммы толщины листового металла и предыдущих расчетов. Вот почему проектирование листового металла с точки зрения технологичности также является важной темой, обсуждаемой в этой статье.

Что такое листовой металл?

Прежде чем обсуждать технические особенности проектирования листового металла, важно понять, что такое листовой металл. Листовой металл – это такой металл, как алюминий, латунь, титан, никель, олово и медь, переработанный в тонкие плоские детали, такие как фольга, листы и пластины.

Поскольку они сделаны легкими, тонкими, стабильными и эластичными, они широко используются в промышленности для облицовки и покрытия.

Основные операции с листовым металлом

Металлопрокат включает операции формовки и резки металлических листов, рулонов и полос для изготовления узлов и деталей изделий. Существует несколько различных операций для конструкций из листового металла, некоторые из которых обсуждаются ниже.

1. Изгиб

Деформация металлических листов вокруг прямой оси с приложением силы в локализованной области называется изгибом. Заготовка помещается на штамповочный блок и прижимается пуансоном, придавая желаемую форму металлическому листу. В разных отраслях промышленности используются разные инструменты для гибки металла, но наиболее распространенными инструментами являются тормозные прессы или гибочные прессы.

2. Рисование 

Другой операцией по листовому металлу является волочение, также известное как чашечное волочение или глубокое волочение. Он включает в себя растяжение листового металла для формирования полой или вогнутой формы. Держатель заготовки удерживает заготовку в штампе, тем временем U-образный пуансон пробивает заготовку из листового металла. Прилагаемый рисунок иллюстрирует процесс:

3. Стрижка

В отличие от операций, рассмотренных выше, резка — это процесс листового металла, включающий резку заготовки путем приложения силы к пуансону, а не процесс формирования конструкции из листового металла.

Как показано на рисунке, металлическая деталь, которая сначала помещается на матрицу, испытывает вертикальную силу на пуансон, создавая эффект сдвига и разрезая заготовку.

4.Разные процессы

Существуют различные другие процессы проектирования листового металла, которые могут использовать или не использовать инструменты для штамповки и штамповки для гибки металла. Эти процессы включают

• Прядение. Операция прядения включает прижатие осесимметричной металлической детали к вращающемуся патрону или оправке для придания формы металлическому листу.
• Формирование растяжением. Формирование растяжением включает в себя растяжение листового металла и одновременное его изгибание вместе с растяжением для формирования контурных форм.
• Тиснение:создает надписи или выпуклые поверхности на листовом металле.
• Сжатие. Это сочетание таких процессов, как калибровка и чеканка, для создания пластичных металлов.
• Обрезка. Обрезка, также известная как бритье, заключается в удалении заусенцев с краев среза, чтобы сделать их гладкими.
• Пробивка. Это процесс создания отверстий любой формы в листовом металле с помощью острого пуансона, который пробивает заготовку насквозь.
• Перфорирование. При перфорировании в листе металла создаются круглые отверстия с помощью пуансона и штампа.
• Вырубка. Вырубка заданной формы из полосы листового металла. Этот вырезанный кусок называется заготовкой. Вырубка обычно используется для создания дисков или шайб.

Рекомендации DFM по проектированию листового металла

Различия в компьютерных проектах и ​​реальных продуктах неизбежны; однако следование рекомендациям DFM может уменьшить эти ошибки. DFM или дизайн для технологичности основан на концепции проектирования деталей, деталей или продуктов таким образом, чтобы их было легко производить и они были менее дорогостоящими. Основное внимание уделяется снижению общих производственных затрат за счет сокращения времени выполнения заказа.

Исследования показывают, что производители тратят около 40 % своего времени на исправление ошибок, 24 % из которых связаны с производственными ошибками. Поэтому отрасли должны устранять эти ошибки. Соблюдение рекомендаций DFM может значительно снизить количество ошибок при проектировании.

DFM фокусируется на упрощении конструкций деталей для облегчения их изготовления и воспроизводимости. Он предлагает стандартизировать детали, чтобы уменьшить количество деталей и производить экономичную качественную продукцию.

Некоторые основные факторы проектирования листового металла

Проектирование листового металла для технологичности фокусируется на точках, которые имеют решающее значение в общем процессе проектирования. Следующие рекомендации помогут улучшить дизайн:

• Радиус отверстия

Следует избегать создания небольших отверстий на металлической детали, так как для них требуются небольшие пробойники, которые могут сломаться во время операции. Следовательно, отверстия должны иметь диаметр, равный или превышающий толщину заготовки.

• Сгибать рельеф

Выемка на листовых конструкциях называется разгрузкой изгиба, чтобы процесс гибки был плавным в процессе проектирования листового металла. Это помогает избежать поломки во время операции гибки.

• Отверстие для изгиба

Рекомендуется, чтобы расстояние между отверстиями и изгибом было равно 1,5-кратной толщине листа с добавлением к ней радиуса изгиба.

• Радиус изгиба листового металла

Должен быть адаптирован минимальный радиус изгиба листового металла. Этот минимальный радиус изгиба зависит от инструментов, используемых для гибки металла. Чем гибче металл, тем легче становится иметь малый радиус.

• Ширина фланца

В конструкции из листового металла минимальная ширина полки в идеале должна в четыре раза превышать толщину листового металла. Этот фактор имеет жизненно важное значение, когда речь идет об эстетике и чистоте вашего дизайна.

Советы DFM по проектированию листового металла

Здесь приведены некоторые советы по проектированию листового металла для изготовления вашего дизайна.

1. Необходимо иметь больший диаметр отверстий по сравнению с толщиной листового металла.

2. Расстояние между двумя отверстиями имеет наибольшее значение. Рекомендуется, чтобы это расстояние было вдвое больше толщины листа. Этот фактор поможет вам предотвратить деформацию металла пробитых отверстий.

3. Если пробитые отверстия расположены очень близко к внешнему краю листа, рекомендуется оставить минимальное расстояние, равное толщине листа, между отверстием и краем.

4. Между изгибом и отверстиями должно быть расстояние не менее чем в 1,5 раза больше толщины материала.

Преимущества DFM

DFM предоставляет производителям возможность улучшить качество своей продукции при одновременном снижении производственных затрат. Он имеет бесконечный список преимуществ, некоторые из которых перечислены ниже:

• Очень экономично
• Снижает трудозатраты
• Повышает качество продукта
• Повышает удовлетворенность клиентов
• Сокращает время разработки продукта
• Упрощает и стандартизирует дизайн для облегчения производства

Ошибки, которых следует избегать при проектировании деталей из листового металла

Существуют определенные часто возникающие проблемы при проектировании листового металла. Ниже перечислены некоторые проблемы, которых следует избегать при проектировании детали из листового металла:

1. Избегайте использования 3D-моделей без изгибов

2. Зафиксируйте идеально перпендикулярные и острые углы листового металла

3. Запретите размещение элементов рядом с линиями сгиба

4. Тщательно изучите, прежде чем выбирать развертку для проектируемых деталей из листового металла

5. Избегайте выбора неправильного типа изготовления листового металла для проектирования продукта

6. Необходимо включить подробные спецификации в файл проекта САПР в зависимости от таблицы толщины листового металла

7. Следите за требованиями к сварке, следите за тем, чтобы они не были нереалистичными

8. Всегда учитывайте прочность U-образного профиля при выборе материала

Прототипы из листового металла

Прототипирование листового металла включает в себя моделирование образца металлического изделия для проверки концепции. Это помогает компаниям протестировать идею перед запуском массового производства. В отличие от традиционного прототипирования, прототипы из листового металла проектируются за меньшее время.

Разные компании используют разные методы изготовления прототипов из листового металла, некоторые из которых перечислены ниже:

• Прецизионная штамповка металлических прототипов использует штамповочный пресс для разработки высокоточных деталей.
• При быстром прототипировании модель изготавливается с использованием виртуального 3D-чертежа.
• Поэтапная формовка листового металла использует фрезерный станок для формовки изделия без штампа.

Заключение

Листовой металл имеет неоспоримое значение в нашей жизни. Они имеют широкий спектр применения, начиная от бытовой техники, автомобильной промышленности, робототехники и производства потребительских товаров. Поэтому важно понимать основы проектирования листового металла и рекомендации DFM по проектированию листового металла, которые учитываются в производственном процессе.